KR102524832B1

KR102524832B1 - 아임계 폐기물 처리 장치

Info

Publication number: KR102524832B1
Application number: KR1020220113946A
Authority: KR
Inventors: 한승우
Original assignee: 이앤드아이코리아 주식회사
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2023-04-24

Abstract

본 발명은, 아임계 폐기물 처리 장치에 관한 것으로, 폐기물을 포함하는 처리대상이 되는 원료를 수용하는 내부공간을 형성하고 폐기물이 투입되는 투입구와 처리된 폐기물을 배출하는 배출구를 포함하는 탱크본체를 구비하고, 상기 탱크본체로 고온 고압의 증기를 공급 가능하게 마련된 증기공급부에서 공급되는 고온, 고압 증기로 폐기물을 처리 가능하게 마련된 처리탱크;를 포함하되, 상기 탱크본체는 구 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 처리하고자 하는 폐기물 또는 처리된 처리물의 투입, 배출 등이 효과적이고, 폐기물을 처리하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적인 처리가 가능한 구 형상의 처리탱크를 구비하고, 구 형상으로 구비되어 폐기물을 처리하는 과정에서 열전달 효율을 증대시킬 수 있고 믹싱이 안정적으로 이루어질 수 있어 에너지와 운영비를 절감할 수 있어 경제성을 증대시킬 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

Description

아임계 폐기물 처리 장치 {Waste Treatment Apparatus Using the Subcritical Water}

본 발명은 아임계 폐기물 처리 장치와 관련된 것으로, 구체적으로 아임계수를 이용하여 폐기물을 처리하는 과정에서 보다 효율성을 증대시킬 수 있는 형상의 처리 구조를 가지고 안정적으로 운전이 가능하도록 구조를 개선한 아임계 폐기물 처리 장치와 관련된 것이다.

인간은 사회경제적이나 문화적인 환경의 변화에 따라 삶의 질을 향상시키는 방향으로 발전을 거듭해 왔다.

이러한 발전의 과정에는 에너지의 소비가 필수적이고 에너지의 소비 및 생활하는 과정에서 다양한 종류의 폐기물이 발생된다.

아울러, 화석연료는 현대사회에 없어서는 안되는 에너지 자원이지만 화석연료는 여러 세대를 거쳐 만들어지고, 재생이 불가능해 이용할 수 있는 양에 한계가 있고, 이를 태울 때 발생하는 물질이 환경오염을 유발하므로 이를 대체할 에너지원에 관한 연구가 오래전부터 이루어져 왔다.

그리고 폐기물을 처리하고 자원화하기 위한 다양한 방법이 고안되고 있다.

이러한 폐기물 처리 방법 중에 하나가 아임계수를 이용하여 폐기물을 가수분해하는 것이다.

물은 상온, 대기압 이하에서는 액체, 대기압 아래(1기압) 100℃에서는 비등하여 기체가 되나, 압력 22MPa(약 220기압), 온도 374℃의 임계점을 넘으면 액체도 기체도 아닌 상태가 되어 초임계수 상태가 되고, 이 임계점 바로 전 상태를 아임계 수역이라고 한다.

물은 상온/대기압에서도 물분자의 충돌에 의해 전리되고 있으며 온도의 상승에 의해서 물분자의 충돌빈도가 올라 전리가 진행된다. 이러한 전리에 의해 수산화물이온(OH-)이 발생하며, 임계수에서는 그 농도가 매우 높아진다. 이 수산화물 이온이 단백질의 펩티드 결합을 아임계 아미노산을 생성시키게 되며 지질이나 당질도 같은 메커니즘으로 각각 지방산 등으로 아임계 처리가 된다.

이러한 원리를 활용하여 폐기물을 처리하는 방안이 다양하고 제안되고 있다.

그러나, 보다 효과적은 구조를 가지면서 안정적으로 다양한 종류의 폐기물을 처리, 재활용할 수 있는 처리 시스템을 구현하는 것이 바람직하다.

[관련 기술 문헌]

공개특허공보 제10-2434206호 (2022.08.19. 공고)

일본 등록특허공보 제6409237호 (2018.10.24. 공고)

본 발명의 목적은, 처리하고자 하는 폐기물 또는 처리된 처리물의 투입, 배출 등이 효과적이고, 폐기물을 처리하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적인 처리가 가능한 구 형상의 처리탱크를 구비한 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 구 형상으로 구비되어 폐기물을 처리하는 과정에서 열전달 효율을 증대시킬 수 있고 믹싱이 안정적으로 이루어질 수 있어 에너지와 운영비를 절감할 수 있어 경제성을 증대시킬 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 냄새나 바이러스 등의 세균을 없애거나 최소화할 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 유기성 폐기물 이외 농업용 자재, 건축 폐자재, 폐페인트, 의료계 폐기물 등의 처리할 수 있는 폐기물을 처리범위가 매우 넓은 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 동일 용량, 동일한 폐기물을 처리하기 위하여 소요되는 장소가 최소화될 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 구 형상으로 구비되어 열전달 효율을 증대시키고 내부의 폐기물의 믹서 작업을 용이하게 할 수 있으며 잔류물을 최소화하면서 배출을 간단하고 편리하게 할 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 처리된 처리물의 재활용이 용이한 아임계 폐기물 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 아임계 폐기물 처리 장치에 있어서, 폐기물을 포함하는 처리대상이 되는 원료를 수용하는 내부공간을 형성하고 폐기물이 투입되는 투입구와 처리된 폐기물을 배출하는 배출구를 포함하는 탱크본체를 구비하고, 상기 탱크본체로 고온 고압의 증기를 공급 가능하게 마련된 증기공급부에서 공급되는 고온, 고압 증기로 폐기물을 처리 가능하게 마련된 처리탱크;를 포함하되, 상기 탱크본체는 구 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치에 의하여 달성된다.

또한, 상기 탱크본체에 대하여 회전 가능하게 상기 탱크본체의 직경을 가로지르는 방향으로 결합된 회전축에 동력을 전달하는 구동부과; 상기 탱크본체의 내부에 수용된 폐기물을 믹서 가능하게 상기 회전축에 결합된 믹서부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 믹서부는, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축의 길이방향을 따라 설정된 간격으로 배치된 축클램프와, 상기 축클램프에서 상기 회전축의 가로방향을 따라 상기 회전축의 중심축선에서 대향되게 상기 탱크본체의 내주면으로 연장된 한 쌍의 믹서축과, 상기 탱크본체 내주면으로 인접 가능하게 상기 각 믹서축 단부측에서 연장 절곡된 믹서날개를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 축클램프에 결합되고 상기 회전축의 가로방향으로 설정된 길이로 연장되어 막대 형상의 상기 믹서축을 지지 가능하게 마련된 클램프브래킷을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 믹서축의 단면은 '+' 자 형상을 가지고 상기 클램프브래킷은 상기 믹서축을 수용 가능하게 내부가 비어 있는 사각형 단면을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 믹서축은, 상기 탱크본체의 수직중심축선에서 설정된 제1간격으로 배치되어 상기 수직중심축선에 대하여 대향되게 상기 축클램프에 결합된 제1믹서축과, 상기 제1믹서축에 대하여 제2간격으로 이격되어 상기 수직중심축선에 대하여 대향되게 상기 축클램프에 결합된 제2믹서축을 포함하되, 상기 한 쌍의 제1믹서축 및 상기 한 쌍의 제2믹서축 각각은 상기 회전축의 중심축선에서 보아 90도로 어긋나게 배치되고, 상기 제1믹서축과 상기 제2믹서축은 상기 회전축의 중심축선에서 보아 상호 90도 어긋나게 배치된 것이 바람직하다.

상기 믹서축에 결합한 각 상기 믹서날개는 상기 믹서축에서 결합되어 연장된 제1믹서날개와, 상기 제1믹서날개에서 절곡 연장된 제2믹서날개를 포함하되, 상기 제1믹서날개는 수직중심축선과 평행한 선을 기준으로 30도 ± 5% 범위로 상기 제2믹서날개는 상기 제1믹서날개에 대하여 15도 ± 5% 범위로 상기 수직중심축선과 평행한 선과 멀어지는 방향으로 절곡된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1믹서날개에 대하여 상기 제2믹서날개가 절곡되는 선은 수직중심축선과 평행인 것이 바람직하다.

이에, 본 발명에 따르면, 처리하고자 하는 폐기물 또는 처리된 처리물의 투입, 배출 등이 효과적이고, 폐기물을 처리하는 과정에서 보다 효과적이고 안정적인 처리가 가능한 구 형상의 처리탱크를 구비한 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 구 형상으로 구비되어 폐기물을 처리하는 과정에서 열전달 효율을 증대시킬 수 있고 믹싱이 안정적으로 이루어질 수 있어 에너지와 운영비를 절감할 수 있어 경제성을 증대시킬 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 폐기물을 처리하는 과정에서 발생하는 냄새나 바이러스 등의 세균을 없애거나 최소화할 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 유기성 폐기물 이외 농업용 자재, 건축 폐자재, 폐페인트, 의료계 폐기물 등의 처리할 수 있는 폐기물을 처리범위가 매우 넓은 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 동일 용량, 동일한 폐기물을 처리하기 위하여 소요되는 장소가 최소화될 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 구 형상으로 구비되어 열전달 효율을 증대시키고 내부의 폐기물의 믹서 작업을 용이하게 할 수 있으며 잔류물을 최소화하면서 배출을 간단하고 편리하게 할 수 있는 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

또한, 처리된 처리물의 재활용이 용이한 아임계 폐기물 처리 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 장치의 개략적인 공정도,
도 2a 내지 도 2b는 처리탱크의 평면도, 정면도 및 측면도,
도 3a 내지 도 3b는 탱크본체 내부에 믹서부의 결합된 상태를 보여주는 평면도, 정면도 및 측면도,
도 4a 내지 도 4c는 믹서부의 구성을 구체적으로 도시한 사시도, 부분 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 아임계 폐기물 처리 장치(이하에서 ‘폐기물 처리 장치(1000)’라 함)에 대하여 도 1 내지 도 4c를 참조하여 이하에서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 장치의 개략적인 공정도이고, 도 2a 내지 도 2b는 처리탱크의 평면도, 정면도 및 측면도, 도 3a 내지 도 3b는 탱크본체 내부에 믹서부의 결합된 상태를 보여주는 평면도, 정면도 및 측면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 믹서부의 구성을 구체적으로 도시한 사시도, 부분 단면도이다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 폐기물 처리 장치(1000)는, 폐기물을 포함하는 처리대상이 되는 원료를 수용하는 내부공간을 형성하고 폐기물이 투입되는 폐기물투입구(1161)와 처리된 폐기물을 배출하는 처리물배출구(1162)를 포함하는 탱크본체(1110)를 구비하고, 상기 탱크본체(1110)로 고온 고압의 증기를 공급 가능하게 마련된 증기공급부(100)에서 공급되는 고온, 고압 증기로 폐기물을 처리 가능하게 마련된 처리탱크(1100);를 포함하되, 상기 탱크본체(1110)는 구 형상을 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서 설명의 편의상 내지 이해의 편의상 도 2a 내지 도 2c를 기준으로 도 2a와 같은 평면도에서 좌우측을 'X' 축선으로 좌우측을 'Z' 축선으로 'X-Z' 평면에 수직인 상하측을 'Y' 축선으로 한다.

본 발명에 따른 폐기물 처리 장치(1000)는, 약 20 ~ 26기압의 환경을 기밀이 유지되고 밀폐된 처리탱크(1100)에서 유지할 수 있도록 증기공급부(100)에서 고온, 고압의 증기를 공급하면, 탱크본체(1110) 내부에 아임계 조건이 부가된다. 이러한 조건하에서 탱크본체(1110) 내부 공간의 원료인 폐기물은 처리가 된다.

증기공급부(100)는 탱크본체(1110) 내부가 아임계 조건(온도 약 200 ~ 225℃, 기압 약 2 ~ 2.6MPa)에 도달할 수 있도록 증기를 공급하며, 용수를 저장하는 용수탱크(103)와, 연료를 저장하는 연료탱크(105)와, 고온, 고압의 증기를 발생시키는 보일러(107)를 구비하는 것이 바람직하다. 증기공급부(100)는 미도시하였지만 연료 및 용수를 보일러(107)로 공급하는 펌프, 온수 또는 가열증기를 회수하여 재활용할 수 있는 저장탱크 등의 공지된 수단을 더 포함할 수 있다.

처리탱크(1100)는 폐기물을 수용하여 고온, 고압하에서 폐기물을 가수분해할 수 있는 구 형상을 갖는 탱크본체(1110)와, 탱크본체(1110) 내부에 탱크본체(1110)에 대하여 회전하는 회전축(1130)에 결합된 믹서부(1150)와 회전축(1130)을 회전시키는 동력을 제공하는 구동부(1120)와, 회전축(1130)이 외측으로 돌출되는 부분의 탱크본체(1110)와 회전축(1130) 사이에 기밀을 유지하는 축실링부(1140)를 구비하는 것이 바람직하다.

탱크본체(1110)는 고온, 고압에 견딜 수 있는 재질로 예를 들면 스테인레스 클레드강을 포함하는 재질로 구비될 수 있다.

탱크본체(1110)에는 상측에 폐기물이 투입되는 폐기물투입구(1161)와, 하측에 처리물배출구(1162)가 형성되어 있고, 이러한 폐기물투입구(1161) 및 처리물배출구(1162)도 폐기물 처리 과정에서 기밀을 유지할 수 있는 예를 들면 해치와 같은 견고한 구조로 이루어져 있다.

처리탱크(1100)에는 하나 또는 복수의 가압증기투입구(1163)와, 가압된 내부 압력을 배출할 수 있는 증기배출구(1164)가, 탱크본체(1110)와 부속물을 구조물에 견고하게 지지할 수 있는 복수의 탱크레그(1165)가 결합되어 있다.

미도시하였지만 탱크본체(1110) 내부의 압력이 설정압력 이상으로 증가하는 경우 탱크본체(1110)의 증가한 압력을 미도시된 안전밸브을 이용하여 외부로 배출시켜 탱크본체(1110)가 압력 증가로부터 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.

구동부(1120)는 외부에서 인가되는 전원에 의하여 회전하는 모터와 모터의 속도를 감속시키는 감속기를 포함하는 동력발생부재(1121)와 동력발생부재(1121)에서 발생한 동력을 회전축(1130)에 전달시키는 스프로킷(1123a)과 종동축(1123b)을 포함하는 동력전달부재(1123)를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 동력발생부재(1121) - 스프로킷(1123a) - 스프로킷(1123a) - 종동축(1123b) - 스프로킷(1123a) -스프로킷(1131) - 회전축(1130)의 순서로 동력이 전달된다.

한편, 제어부(1500)는 내부의 압력, 온도 등을 증기공급부(100)와 연계하여 제어하고 믹서부(1150)의 회전속도, 회전시간 등을 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(1500)에는 탱크본체(1110)의 내부 압력 및 온도를 각각 감지할 수 있는 압력계(1510)와 온도계(1520)가 포함되는 것이 바람직하다.

탱크본체(1110)의 내부에 수용된 폐기물을 믹서 가능하게 상기 회전축(1130)에 결합된 믹서부(1150)가 도 3a 내지 도 4c와 같이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 믹서부(1150)는, 상기 회전축(1130)에 결합되어 상기 회전축(1130)의 길이방향을 따라 설정된 간격(도 3b의 'X' 및 'Y' 참조)으로 배치된 축클램프(1151)와, 상기 축클램프(1151)에서 상기 회전축(1130)의 가로방향을 따라 상기 회전축(1130)의 중심축선에서 대향되게 상기 탱크본체(1110)의 내주면으로 연장된 한 쌍의 믹서축(1153)과, 상기 탱크본체(1110) 내주면으로 인접 가능하게 상기 각 믹서축(1153) 단부측에서 연장 절곡된 믹서날개(1154, 1155)를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 믹서부(1150)는, 상기 축클램프(1151)에 결합되고 상기 회전축(1130)의 가로방향으로 설정된 길이로 연장되어 막대 형상의 상기 믹서축(1153)을 지지 가능하게 마련된 클램프브래킷(1152)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

축클램프(1151)는 회전축(1130)과 같이 회전할 수 있도록 필요에 따라 도 4a에 도시된 바와 같이 키에 의하여 회전축(1130)과 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 믹서축(1153)의 단면은 도 4a의 단면 A-A에서와 같이 '+' 자 형상을 가지고 상기 클램프브래킷(1152)은 상기 믹서축(1153)을 수용 가능하게 내부가 비어 있는 사각형 단면을 갖는 것이 바람직하다. 믹서축(1153)는 클램프브래킷(1152)에 슬라이딩 결합되고 클램프브래킷(1152)과 볼트를 포함하는 체결수단에 의하여 견고하게 결합된다.

이러한 구조에 의하여 믹서축(1153)의 단부에 결합된 믹서날개(1154, 1155)의 회전에 따라 폐기물과 접촉하면서 받는 힘이 믹서날개(1154, 1155)에서 믹서축(1153)을 전달되더라도 비틀림, 인장력 등에 따란 변형을 최소화할 수 있다.

믹서축(1153)과 클램프브래킷(1152)은 볼트를 포함하는 공지의 체결수단에 의하여 결합된다.

상기 믹서축(1153)은, 상기 탱크본체(1110)의 수직중심축선(Y 축선방향)에서 설정된 제1간격(도 2b의 'X' 참조)으로 배치되어 상기 수직중심축선에 대하여 대향되게 상기 축클램프(1151)에 결합된 한 쌍의 제1믹서축(도 3a 및 도 3b 에서 수직중심축선에 가까운 내측에 마련된 긴 길이의 한 쌍의 믹서축)과, 상기 제1믹서축(1153)에 대하여 제2간격(도 2b의 'Y' 참조)으로 이격되어 상기 수직중심축선에 대하여 대향되게 상기 축클램프에 결합된 제2믹서축(도 3a 및 도 3b 에서 수직중심축선에 먼 외측에 마련된 짧은 길이의 한 쌍의 믹서축)을 포함하되, 상기 한 쌍의 제1믹서축 및 상기 한 쌍의 제2믹서축 각각은 상기 회전축(1130)의 중심축선에서 보아 90도로 어긋나게 배치되고, 상기 제1믹서축과 상기 제2믹서축은 상기 회전축(1130)의 중심축선에서 보아 상호 90도 어긋나게 배치된 것이 바람직하다.

이러한 구조에 의하여 믹서축(1153)이 회전하는 과정에 구 내부에 수용된 폐기룰 전체를 안정적으로 믹싱시킬 수 있다.

상기 믹서축(1153)에 결합한 각 상기 믹서날개(1154, 1155)는 상기 믹서축(1153)에서 결합되어 연장된 제1믹서날개(1154)와, 상기 제1믹서날개(1154)에서 절곡 연장된 제2믹서날개(1155)를 포함하되, 상기 제1믹서날개(1154)는 수직중심축선과 평행한 선을 기준으로 30도 ± 5% 범위로 상기 제2믹서날개(1155)는 상기 제1믹서날개(1154)에 대하여 15도 ± 5% 범위로 상기 수직중심축선과 평행한 선과 멀어지는 방향으로 절곡된 것이 바람직하다.

도 3a 내지 도 3b의 '날개 A', '날개 B', '날개 C' 및 '날개 D'와 '날개 A에 대칭' '날개 B에 대칭', '날개 C에 대칭' 및 '날개 D에 대칭'인 내용 및 형상을 참조하면 앞에서 설명한 내용을 보다 효과적으로 이해할 것이다. 예를 들면, 도 3a의 '1150a'인 '날개C와 대칭'인 부분과 도 3b의 '1150b'인 '날개C'를 참조하면 이해가 용이할 것이다.

즉, 이러한 배치로 인해 수직중심축선 및 수평중심축선에 대하여 대칭 구조를 갖는 구 형상 내부의 폐기물이 한 쪽으로 쏠리지 않으면서 효과적으로 믹싱, 혼합, 교반을 할 수 있다.

그리고, 상기 제1믹서날개(1154)에 대하여 상기 제2믹서날개(1155)가 절곡되는 선은 수직중심축선과 평행인 것이 바람직하다.

이러한 구조에 의하여 회전축(1130)이 정회전 또는 역회전 하는 과정에서 구 전체 내부의 폐기물을 보다 효과적이고 안정적으로 폐기물을 믹싱, 혼합시킬 수 있고 폐기물이 처리된 후 처리물을 배출하는 과정에서 처리된 내부의 잔존물을 최소화할 수 있다. 그리고 처리된 처리물에는 통상적으로 물을 포함하고 있기 때문에 구 형상의 탱크본체(1110)의 구조에 의하여 처리물이 거의 탱크본체(1110) 내부에 남아있지 않게 된다.

그리고, 각 믹서날개의 단부를 수직중심축선에 대하여 평행하게 회전축(1130)을 향하여 그으면 회전축(1130) 선 상에서 각 믹서날개 단부의 선이 오버랩되도록 믹서날개가 믹서축(1153)에 배치되어 결합되어 있다.

믹서날개는 믹서날개 단부의 한 쌍의 날개스커트(도 4c의 1154a 참조)에 의하여 믹서축(1153)에 볼트를 포함하는 체결수단에 의하여 결합된다.

아울러 설명하지 않은 참조번호 'CL-H'는 X 축선 방향의 수평중심축선을, 'CL-V'은 Y 축선 방향의 수직중심축선을 표시한다.

이러한 구성을 갖는 폐기물 처리 장치(1000)의 작동 과정을 도 1 내지 도 3c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 처리 대상이 되는 폐기물을 설정된 용량만큼 폐기물투입구(1161)로 투입한 후 폐기물투입구(1161)를 견고하게 밀폐시킨다.

그런 다음, 제어부(1500)는 구동부(1120)를 작동시켜 회전축(1130)을 구동시켜 믹서부(1150)가 탱크본체(1110) 내부의 폐기물을 믹싱, 혼합, 교반한다.

동시에 증기공급부(100)에서 가열된 고온, 고압의 증기를 탱크본체(1110)로 공급한다. 설정된 시간동안 공급되는 증기에 의하여 탱크본체(1110) 내부의 온도, 압력도 설정된 압력인 아임계 영역에 도달하고 그 이전부터 서서히 분해되던 폐기물을 기간이 경과함에 따라 처리가 완료된다. 물론 이러한 처리시간은 폐기물의 종류, 성상, 용량 등에 따라 상이하다.

폐기물의 처리가 완료되면 탱크본체(1110)의 압력을 제거하기 위하여 증기배출구(1164)를 서서히 개방한다. 탱크본체(1110)의 내부압력이 매우 높으므로 많은 량의 증기가 외부로 배출되고 증기와 함께 폐기물 처리 과정에서 발생된 냄새 등이 함께 배출된다. 이러한 배출물은 필요에 따라 물로 유도하여 물에서 탈취될 수 있는 것이 바람직하다. 필요에 따라 사이클론 등을 활용할 수도 있다.

탱크본체(1110) 내부의 압력이 감소하여 대기압 상태가 되면 하측의 처리물배출구(1162)를 개방하여 처리물을 수용할 수 있는 수용수단에 수용하고 수용된 처리물은 필요에 따라 다음의 공정을 거쳐 재활용될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 폐기물 처리 장치(1000)를 적용하는 경우, 처리에 필요한 에너지는 보일러에 필요한 연료(등유, 중유)와 수도(지하수도 가능), 낮은 요금의 전기료 뿐이며, 처리비는 1kg당 30~40원 정도하는 저렴한 운용 비용을 실현할 수 있다.

아울러 폐기물의 종류에 따라 상이하지만, 폐기물 처리 능력은 회당 1 ~ 6톤의 처리 대상물을 불과 30~40분 정도로 처리하는 비용 대비 매우 우수한 성능 실현가능함을 알 수 있었다.

그리고, 처리된 최종적으로 배출되는 처리물은 물과 고형분이 있지만, 고형분은 가수분해된 결과물로 효소 등의 처리를 하면 매우 효과적으로 비료, 비료의 첨가물 등을 포함하는 다양한 용도로 활용할 수 있어 친환경적임을 알 수 있다.

여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

1000 : 페기물 처리 장치 100 : 증기공급부
103 : 용수탱크 105 : 연료탱크
107 : 보일러
1100 : 처리탱크 1110 : 탱크본체
1120 : 구동부 1121 : 동력발생부재
1123 : 동력전달부재 1123a : 스프로킷
1123b : 종동축
1130 : 회전축 1131 : 스프로킷
1140 : 축실링부 1150 : 믹서부
1151 : 축클램프 1152 : 클램프브래킷
1153 : 믹서축 1154 : 제1믹서날개
1155 : 제2믹서날개
1161 : 폐기물투입구 1162 : 처리물배출구
1163 : 가압증기투입구 1164 : 증기배출구
1165 : 탱크레그
1500 : 제어부 1510 : 압력계
1520 : 온도계

Claims

아임계 폐기물 처리 장치에 있어서,
폐기물을 포함하는 처리대상이 되는 원료를 수용하는 내부공간을 형성하고 폐기물이 투입되는 투입구와 처리된 폐기물을 배출하는 배출구를 구비하고 구 형상을 포함하는 탱크본체를 구비하고, 상기 탱크본체로 고온 고압의 증기를 공급 가능하게 마련된 증기공급부에서 공급되는 고온, 고압 증기로 폐기물을 처리 가능하게 마련된 처리탱크와;
상기 탱크본체에 대하여 회전 가능하게 상기 탱크본체의 직경을 가로지르는 방향으로 결합된 회전축에 동력을 전달하는 구동부와;
상기 탱크본체의 내부에 수용된 폐기물을 믹서 가능하게 상기 회전축에 결합된 믹서부를 포함하되,
상기 믹서부는, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축의 길이방향을 따라 설정된 간격으로 배치된 축클램프와, 상기 축클램프에서 상기 회전축의 가로방향을 따라 상기 회전축의 중심축선에서 대향되게 상기 탱크본체의 내주면으로 연장된 한 쌍의 믹서축과, 상기 탱크본체 내주면으로 인접 가능하게 상기 각 믹서축 단부측에서 연장 절곡된 믹서날개를 포함하며,
상기 믹서축은, 상기 탱크본체의 수직중심축선에서 설정된 제1간격으로 배치되어 상기 수직중심축선에 대하여 대향되게 상기 축클램프에 결합된 제1믹서축과, 상기 제1믹서축에 대하여 제2간격으로 이격되어 상기 수직중심축선에 대하여 대향되게 상기 축클램프에 결합된 제2믹서축을 포함하되,
상기 한 쌍의 제1믹서축 및 상기 한 쌍의 제2믹서축 각각은 상기 회전축의 중심축선에서 보아 90도로 어긋나게 배치되고, 상기 제1믹서축과 상기 제2믹서축은 상기 회전축의 중심축선에서 보아 상호 90도 어긋나게 배치되며,
상기 믹서축에 결합한 각 상기 믹서날개는 상기 믹서축에서 결합되어 연장된 제1믹서날개와, 상기 제1믹서날개의 폭과 동일한 폭으로 상기 제1믹서날개에서 절곡 연장된 제2믹서날개를 포함하되,
상기 제1믹서날개는 수직중심축선과 평행한 선을 기준으로 30도 ± 5% 범위로 상기 제2믹서날개는 상기 제1믹서날개에 대하여 15도 ± 5% 범위로 상기 수직중심축선과 평행한 선과 멀어지는 방향으로 절곡된 것을 특징으로 하는 아임계 폐기물 처리 장치.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 축클램프에 결합되고 상기 회전축의 가로방향으로 설정된 길이로 연장되어 막대 형상의 상기 믹서축을 지지 가능하게 마련된 클램프브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아임계 폐기물 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 믹서축의 단면은 '+' 자 형상을 가지고 상기 클램프브래킷은 상기 믹서축을 수용 가능하게 내부가 비어 있는 사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 아임계 폐기물 처리 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1믹서날개에 대하여 상기 제2믹서날개가 절곡되는 선은 수직중심축선과 평행인 것을 특징으로 하는 아임계 폐기물 처리 장치.